陈根：微球阳极锂电池，实现容量三倍突破

文/陈根

锂离子电池的应用范围仍在不断扩大，包括为从智能手机、笔记本电脑到电动汽车的一切提供动力，而所有这些，都是通过使用石墨作为阳极来实现的——设备的负极。但与此同时，锂电池容量也仍受到主要负极材料石墨性能的限制。因此，阳极成为有希望提高电池性能的科学家的一个关键焦点。

近日，俄罗斯国立科技大学MISIS的材料科学家团队就为锂电池开发了一种极具前途的阳极材料——研究人员通过对一种新创造的材料进行实验，发现了一种电池设计，特别是提供当今锂电池容量三倍的能力。这一突破来自将电池电极之一的材料替换为空心纳米球，使设备不仅可以容纳更多电量，而且在令人印象深刻的时间内保持稳定。

具体来说，研究人员通过一种称为超声波喷雾热解的技术，利用超声波将特殊金属的离子转化为雾气，然后在高温下蒸发水，以创造出一种符合要求的空心多孔结构的微观球体。

这些微观球体被集成到锂电池中作为阳极中并进行测试，在进一步的测试中，研究人员发现，这种新型材料不仅为电池提供了传统锂离子电池的几倍容量，而且阳极的空心性质在1000多个充电周期中得到了很好的保留。此外，还可以缓冲充电过程中发生的音量变化，帮助电池在令人印象深刻的长寿命内保持稳定。

研究人员表示，他们提取的多孔纳米结构微球（成分为Cu0.4Zn0.6Fe2O4）作为阳极材料，其容量是市场上现有电池的三倍。此外，与其他有前途的石墨替代品相比，它允许充电-放电循环的数量增加五倍。这种改进则是基于特殊纳米结构和使用元素组合的协同效应而实现的。

与此类研究一样，将这些有前途的实验结果在受控实验室环境中转化为电池，为智能手机供电三天，绝非简单的事情。但如此高的容量和出色的循环稳定性是下一代电池非常理想的属性，这项研究或许为该领域的科学家开辟了另一个有希望的探索途径，也为锂电池更广阔的应用前景开辟了道路。